計算機硬件系統(tǒng)及其擴展概要課件

,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,計算機硬件系統(tǒng)及其擴展,常寶寶,北京大學(xué)信息技術(shù)學(xué)院,chbb,,計算機硬件系統(tǒng)及其擴展常寶寶,1,微型計算機體系結(jié)構(gòu),中央處理單元,(,CPU),存儲器,輸入設(shè)備,接口,輸出設(shè)備,接口,主機,接口卡,外部設(shè)備,微型計算機體系結(jié)構(gòu)中央處理單元存儲器輸入設(shè)備輸出設(shè)備主機接口,2,機箱內(nèi)部圖示,電源,光盤驅(qū)動器,軟盤驅(qū)動器,硬盤驅(qū)動器,數(shù)據(jù)線,印刷電路板,結(jié)構(gòu)其實非常簡單、清晰。,積木式搭建。,機箱內(nèi)部圖示電源光盤驅(qū)動器軟盤驅(qū)動器硬盤驅(qū)動器數(shù)據(jù)線印刷電路,3,芯片,陶瓷載體,由于集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，目前可以把數(shù)以億計的晶體管、電容、,電阻、導(dǎo)線等電子元件組成的線路集成在一小片晶體硅上，用陶瓷載體,封裝后，通常稱為集成電路,芯片,。,芯片陶瓷載體由于集成電路技術(shù)的高速發(fā)展，目前可以把數(shù)以億計的,4,中央處理器,微型計算機的中央處理器通常集成在一塊芯片上，稱為,微處理器,。,中央處理器微型計算機的中央處理器通常集成在一塊芯片上，稱為,5,主機板,主機板,是一塊印刷電路板，是主機箱內(nèi)的核心，微機中最核心的部件微處理器、存儲器、接口卡等都安插在主機板上的插座和插槽內(nèi)。微機系統(tǒng)中的各種設(shè)備和其它部件最終都要連接在主機板上。主機板有時也稱作,母板,。,主機板主機板是一塊印刷電路板，是主機箱內(nèi)的核心，微機中最核心,6,存儲器,（2）隨機存儲器,（,RAM），,在加電的情況下，可以隨時進(jìn)行讀出和寫入。,掉電后其中存儲的程序和數(shù)據(jù)將會消失,。通常把若干個,RAM,芯片安插在一個條狀的印刷電路板上組成,雙列直插式內(nèi)存模塊,（簡稱,內(nèi)存條,），然后安插在主機板的存儲器插槽中。微機用戶可以根據(jù)需要更換內(nèi)存條和增加內(nèi)存條已達(dá)到擴充內(nèi)存的目標(biāo)。,（1）只讀存儲器,(,ROM)，,是一種只能讀出不能寫入的存儲器，其中的程序和數(shù)據(jù)在廠家制造時就已經(jīng)寫入。,計算機掉電后其中的信息不會消失,，常用來存放重要的程序和數(shù)據(jù)，如引導(dǎo)程序。,打開計算機電源，計算機運行的第一條指令位于哪里？,存儲器（2）隨機存儲器（RAM），在加電的情況下，可以隨時進(jìn),7,高速緩沖存儲器,存儲器的,容量,和,速度,對計算機系統(tǒng)的性能有很重要的影響。,速度慢，微處理器需要等待存儲器。微機總體性能下降。,容量小，不能運行大程序，或管理復(fù)雜而降低程序運行速度。,容量大、速度快的存儲器價格非常昂貴。,解決辦法，把存儲器分成兩級，第一級存儲器速度很快，但容量較小，價格昂貴。第二級存儲器速度較慢，但容量很大，價格便宜。其中第一級稱為,高速緩沖存儲器,，英文名稱是,cache。,第二級即我們一般所說的,內(nèi)存儲器,。,在邏輯上，高速緩沖存儲器位于微處理器和內(nèi)存儲器之間。在微機運行時，高速緩沖存儲器中的內(nèi)容是內(nèi)存儲器中部分內(nèi)容的副本。微處理器讀寫程序和數(shù)據(jù)時先訪問高速緩沖存儲器，若其中沒有相應(yīng)內(nèi)容再訪問內(nèi)存儲器，同時再把相應(yīng)內(nèi)容復(fù)制到高速緩沖存儲器。,高速緩沖存儲器可以分作多級，,片內(nèi),cache,集成在微處理器芯片中，,片外,cache,安插在主機板上。,高速緩沖存儲器存儲器的容量和速度對計算機系統(tǒng)的性能有很重要的,8,輸入輸出設(shè)備,和微處理器并不直接通過總線連接在一起。而是要通過,I/O,適配器,。這是由于各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)、工作速度、信號形式和數(shù)據(jù)格式等各不相同，因此它們不能直接掛接到總線上，必須通過,I/O,適配器來做中間轉(zhuǎn)換，才能實現(xiàn)與微處理器間的信息交換。,I/O,適配器也稱為,I/O,接口卡,或,I/O,擴展卡,，通常是一塊印刷電路板。,I/O,接口卡一端用來連接總線，另一端用來連接各種外部設(shè)備。,I/O接口卡,輸入輸出設(shè)備和微處理器并不直接通過總線連接在一起。而是要通,9,常見的I/O接口卡,顯示接口卡,，又稱,顯示適配器,或簡稱,顯卡，,用以連接顯示器。,IDE,接口,卡,。連接磁盤驅(qū)動器或光盤驅(qū)動器。,USB,接口卡,，用來連接各種,USB,設(shè)備。,網(wǎng)卡,，將計算機接入局域網(wǎng)，如高速以太網(wǎng)卡。,調(diào)制解調(diào)器接口卡,，即,MODEM,卡,可將計算機通過電話線接入網(wǎng)絡(luò)。,有些接口卡，每臺計算機都需要，這些接口卡就常常直接做在主機板上，隨主機板一起提供。例如,IDE,卡、,USB,接口卡等等。,常見的I/O接口卡顯示接口卡，又稱顯示適配器或簡稱顯卡，用以,10,I/O擴展槽,主機板上一般會提供幾個插槽專門用來插入各種接口卡，通常稱為,I/O,擴展槽,。形形色色的接口卡就插在這些擴展槽里。擴展槽的多少決定著計算機的擴展能力。,擴展槽按照所支持的總線標(biāo)準(zhǔn)或性能的不同可以分為：,PCI,擴展槽,，采用較新的總線標(biāo)準(zhǔn)，64位的數(shù)據(jù)傳輸和較高的傳輸速度。,PCI-E,是,PCI,的發(fā)展，全面取代,PCI,和,AGP,，實現(xiàn)了總線標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一并有更快的傳輸速度。,ISA,擴展槽,，使用過時的總線標(biāo)準(zhǔn)，為了兼容老設(shè)備和低速設(shè)備,(16,位,),。,AGP,擴展槽,，提供更快的傳輸速度，主要用于處理3維圖像。,接口卡也同樣分作不同的類型，,某種類型的擴展槽只能插入某種類型的接口卡,。例如支持,PCI,接口的顯卡和支持,ISA,接口的顯卡。,I/O擴展槽 主機板上一般會提供幾個插槽專門用來插入各種接口,11,機箱后面板,接口卡在插入擴展槽中后，其連接設(shè)備的一端會出現(xiàn)在主機箱的后面板，并提供形形色色的連接不同設(shè)備的插座，稱為,擴展端口,（,Expansion Port）,形形色色的設(shè)備也就是通過各種電纜連接在這些端口上。,連接電源的插座一般也位于后面板上。,機箱后面板 接口卡在插入擴展槽中后，其連接設(shè)備的一端會出現(xiàn),12,外存儲器,隨機存儲器、只讀存儲器通常稱為,內(nèi)存儲器,，簡稱,內(nèi)存,，在計算機運行時，其中存放著正在運行的程序和處理的數(shù)據(jù)。隨機存儲器中的內(nèi)容在電源關(guān)閉后將會消失。,軟盤,、,硬盤,、,磁帶,以及,光盤,等存儲設(shè)備常用來,長久,保存數(shù)據(jù)，其中的數(shù)據(jù)不會隨著電源的關(guān)閉而消失。這些存儲器被稱為,外存儲器,，簡稱,外存,。,存放在外存儲器上的程序和數(shù)據(jù)要得到運行和處理必須首先從外存讀入到內(nèi)存中才可以,。,外存儲器屬于,外部設(shè)備,，不屬于前面講述的存儲器。外存儲器既是輸入設(shè)備，也是輸出設(shè)備。,外存儲器的類型不同，存取速度、存儲介質(zhì)、存儲容量以及存儲原理也不盡相同。,外存儲器隨機存儲器、只讀存儲器通常稱為內(nèi)存儲器，簡稱內(nèi)存，在,13,硬盤存儲器,硬盤存儲器通常包括,硬盤驅(qū)動器,和,硬盤控制適配器,。,存儲數(shù)據(jù)的盤片和硬盤驅(qū)動器封裝在一起。因此盤片通常是不可更換的。,硬盤使用磁性存儲介質(zhì)，利用圓形的鎂鋁合金盤片上的磁性材料記錄數(shù)據(jù)。,硬盤中不僅只有一個盤片，而是包含多個盤片。,硬盤盤片表面劃做磁道和扇區(qū)。多個盤片的同一磁道構(gòu)成“柱面”。,每個記錄數(shù)據(jù)的盤片表面都有一個讀寫頭用來讀寫數(shù)據(jù)，讀寫頭可沿盤片表面經(jīng)向移動。,硬盤的存儲密度大、可靠性高、速度快，目前存儲容量一般都有幾十,G。,硬盤存儲器硬盤存儲器通常包括硬盤驅(qū)動器和硬盤控制適配器。,14,硬盤存儲器,什么是虛擬存儲器？,多級存儲體系,硬盤存儲器,15,光盤存儲器,包括,光盤,驅(qū)動器,、,光盤,和,光盤控制適配器,。,光盤存儲器利用光作為存儲數(shù)據(jù)的介質(zhì)。一般有,CD-ROM,和,DVD-ROM,兩種。通常是單面存儲數(shù)據(jù)。,通常光盤上存儲的數(shù)據(jù)是只讀的，因此不能利用光盤驅(qū)動器向光盤寫入數(shù)據(jù)。,光盤存儲器的存儲原理：在圓形的光道上，刻上能代表“0”和“1”的一些凹坑；讀出時，用激光去照射旋轉(zhuǎn)著的光盤，從凹坑和非凹坑處得到的反射光，其強弱是不同的。根據(jù)差別區(qū)分是“0”還是“1”,CD-ROM,的讀寫速度一般較硬盤慢，單倍速的光盤讀出速度為150,KB/S,目前光盤讀出速度已超過50倍速。,對于,DVD-ROM,而言，單倍速的,DVD,光驅(qū)的讀取速度約為1350,KB/s，,目前,DVD-ROM,讀出速度已超過16倍速。,在,CD-ROM,和,DVD-ROM,記錄和讀取數(shù)據(jù)的激光束的特性是不同的,但二者記錄數(shù)據(jù)原理相同。,光盤存儲器包括光盤驅(qū)動器、光盤和光盤控制適配器。,16,光盤驅(qū)動器,光盤的優(yōu)點在于,存儲容量,大、,可靠性高、價格低廉、讀取速度較快、便于攜帶,。缺點是只能讀出不能隨時寫入。,單張,CD-ROM,存儲容量為650,MB，,單張,DVD,-,ROM,容量可達(dá)4.7,GB。,光盤,可分為：,(1)只讀光盤,CD-ROM,、DVD-ROM；,(2),用戶,一次,可寫光盤,CD-R(,也稱,CD-WO),、DVD-R、DVD+R,；,(3),用戶可擦寫光盤,CD-RW、DVD-RW、DVD+RW、DVD-RAM,向光盤寫入數(shù)據(jù)使用,光盤刻錄機,。光盤驅(qū)動器只能讀取數(shù)據(jù)，而不能寫入數(shù)據(jù)。,Combo,集成光盤設(shè)備，可以讀,CD-ROM、DVD-ROM，,也可以寫,CD-R,以及,CD-RW,光盤驅(qū)動器光盤的優(yōu)點在于存儲容量大、可靠性高、價格低廉、讀取,17,鍵盤,鍵盤是最為基本的輸入設(shè)備。目前通用的鍵盤大約有101到105個按鍵。,鍵盤盤面可分作4個區(qū)：打字鍵盤區(qū)、功能鍵區(qū)、數(shù)字小鍵盤區(qū)、屏幕編輯以及光標(biāo)移動鍵區(qū)。,常用鍵的功能以及指法練習(xí).,鍵盤鍵盤是最為基本的輸入設(shè)備。目前通用的鍵盤大約有101到1,18,鼠標(biāo),是一種指點(,pointing),設(shè)備，可以很方便地用來在顯示器上定位。,鼠標(biāo)按鈕通常為兩個或三個。,鼠標(biāo)可進(jìn)一步分為,光學(xué)鼠標(biāo),、,機械鼠標(biāo),和,光學(xué)機械鼠標(biāo),。,移動鼠標(biāo)、單擊鼠標(biāo)和雙擊鼠標(biāo)。,鼠標(biāo) 是一種指點(pointing)設(shè)備，可以很方便地用來在,19,顯示器,最為常用的計算機輸出 設(shè)備。,顯示器上最基本的顯示 單元一般稱作,象素,。,顯示器分辨率是指顯示 器每幀圖片中有多少個象素，包含的象素數(shù)目越多，顯示器分辨率就越高，常見的顯示分辨率有：800,X600、1024X768,及1280,X1024。,顯示器按照原理，可分為,陰極射線管顯示器,和,液晶顯示器,。液晶顯示器正在逐漸取代陰極射線管顯示器。,顯示器 最為常用的計算機輸出 設(shè)備。,20,打印機,打印機也是一種常用計算機輸出設(shè)備。,打印機可分做,擊打式,和,非擊打式,打印機,擊打式打印機,靠機械動作實現(xiàn)印字功能 打印速度慢、噪聲大但成本低。,非擊打式打印機,靠電、磁或光的作用實現(xiàn)印字功能，沒有機械動作，分辨率高、噪聲小、但成本高,點陣打印機,（基本上已經(jīng)淘汰）,激光打印機,噴墨打印機,打印機 打印機也是一種常用計算機輸出設(shè)備。,21,小結(jié),硬件基本概念,芯片、微處理器、主機板、擴展卡、擴展槽、,RAM,、,ROM,、高速緩存、虛擬存儲器,計算機中的,多級存儲體系,常見外設(shè)及其基本原理,硬盤、光盤、打印機、顯示器、鍵盤、鼠標(biāo),小結(jié)硬件基本概念芯片、微處理器、主機板、擴展卡、擴展槽、R,22,